根据负载特性选择变频器的原则

一、引言

变频器作为现代工业控制中的重要设备，其选型的合理性直接关系到设备的运行效率和稳定性。特别是在不同负载特性下，如何正确选择变频器型号和容量，成为了技术人员需要面对的重要问题。本文将从负载特性的角度出发，详细阐述如何根据负载特性选择变频器，旨在为技术人员提供一份详尽的技术参考。

二、负载特性分类及特点

在工业生产中，负载特性通常分为恒转矩负载、恒功率负载和风机、泵类负载三种类型。

恒转矩负载

恒转矩负载的特点是负载转矩与转速无关，任何转速下转矩总保持恒定或基本恒定。例如传送带、搅拌机、挤压机等摩擦类负载以及吊车、提升机等位能负载都属于恒转矩负载。这类负载要求变频器低频转矩大，动态响应速度快，并且具有较大的过载能力。

恒功率负载

恒功率负载的转矩与转速成反比，但功率保持恒定。如机床、轧机、造纸机等要求的负载转矩与转速成反比，即所谓的恒功率负载。在高速时，负载转矩较小，而在低速时，由于机械强度的限制，负载转矩会有最大值，因此会转变为恒转矩性质。这类负载一般选用矢量控制型号的变频器。

风机、泵类负载

风机、泵类负载是典型的平方转矩负载，其转矩与转速的平方成正比。随着转速的减小，转矩按转速的2次方减小。这种负载所需的功率与速度的3次方成正比。利用变频器通过调速的方式来调节风量、流量，可以大幅度地节约电能。

三、根据负载特性选择变频器的原则

负载特性匹配

在选择变频器时，首先要明确负载的类型和特性，确保所选变频器与负载特性相匹配。对于恒转矩负载，应选择具有恒定转矩特性的变频器，并且启动和制动转矩都比较大，过载时间过载能力强的变频器。对于恒功率负载，应选用矢量控制型号的变频器。对于风机、泵类负载，由于其对变频器的要求并不高，只要求经济和可靠，因此只需选择具有V/F控制功能的变频器即可。

变频器容量选择

在选择变频器容量时，应根据实际需求选择合适的电机功率和变频器容量。通常情况下，变频器容量选取电机额定功率的1.5-2倍。对于重载类型的机械设备，变频器还需要放大一档使用。此外，还应充分考虑变频器的输出含有高次谐波，会造成电动机的功率因数和效率都会变坏，因此应适当留有裕量，以防止温升过高影响电动机的使用寿命。

工作环境考虑

变频器的工作环境也是选型时需要考虑的重要因素。包括温度、湿度、海拔等因素都可能影响变频器的性能和寿命。在特殊环境下，应选用防水、防尘、耐高温等特殊型号的变频器。

控制方式选择

变频器的控制方式有开环控制和闭环控制两种。开环控制适用于恒转矩负载，而闭环控制适用于精度要求较高的转矩负载，需要保持转矩的恒定性。在选择控制方式时，应根据实际需求和负载特性进行选择。

四、变频器选型步骤

定位负载类型：明确负载的类型和特性，包括负载的转矩特性、负载惯性、负载变化频率等。

计算负载功率：根据负载的特性参数和运行条件，计算负载所需的最大功率。

选择合适的电机：根据负载功率计算所需的电机额定功率和转速。

选择变频器：根据电机额定功率和负载特性，选择相应的变频器型号和容量。选型时还需考虑环境因素和控制方式等因素。

验证选型结果：通过模拟实验或者实际应用，验证选型结果是否合理。

五、结论

变频器作为工业控制中的重要设备，其选型的合理性直接关系到设备的运行效率和稳定性。在选择变频器时，应充分考虑负载的特性、电机功率、工作环境、控制方式等因素，以选择合适的变频器型号和容量。通过本文的介绍，相信读者已经对如何根据负载特性选择变频器有了更深入的了解。